【备考2021】中考物理题型解读与技巧点拨专题十一 浮力与压强计算题解题技巧(学案+跟踪训练+解析)(全国版)

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【备考2021】中考物理题型解读与技巧点拨专题十一 浮力与压强计算题解题技巧(学案+跟踪训练+解析)(全国版)

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专题十一
浮力与压强计算题解题技巧
技巧一:公式法
公式法是直接利用浮力与压强公式进行计算的题目类型。主要考查学生对概念的掌握和基本计算能力,只要具备牢记公式并熟练运用公式进行计算能力,此类考题一般不难解答。此类计算题主要以选择题和填空题形式出现。
1.(2020?广西)如图所示,体积相同的长方体甲、乙置于水平地面,其中甲、乙阴影部分为等大的正方形,甲、乙的密度分别为ρ甲、ρ乙,对地面的压强分别为p甲、p乙,将它们顺时针旋转90°,甲、乙对地面压强的变化量分别为△p甲、△p乙.△p甲<△p乙,则(  )
A.ρ甲<ρ乙,p甲>p乙
B.ρ甲<ρ乙,p甲<p乙
C.ρ甲>ρ乙,p甲>p乙
D.ρ甲>ρ乙,p甲<p乙
2.(2020?大庆)一个底部横截面积为200cm2的圆柱形薄壁玻璃容器静止于水平桌面上,一个物体悬挂于弹簧秤下端,开始完全浸没在水中处于静止状态,如图甲,此时弹簧秤的读数为5.0N;后来缓慢提起物体,直到物体的体积露出水面,如图乙,发现容器底部水的压强减少了100Pa,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。则下列说法不正确的是(  )
A.物体的质量为1.3kg
B.物体的密度为1.625×103
kg/m3
C.容器底部对桌面的压力减小2N
D.弹簧秤的读数变为8N
3.(2020?西藏)由中国科学院沈阳自动化研究所研发的无人自主潜水器“海斗号”,最大潜深达10767m,创造了我国无人潜水器的最大下潜及作业深度记录,使我国成为继日、美两国之后第三个拥有研制万米级无人潜水器能力的国家。当“海斗号”在水下10000m深度时,它受到的压强是 
 Pa。(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
4.(2020?广西)将一小球轻放入盛满酒精的大烧杯甲中,小球静止后,溢出酒精的质量是80g,小球在酒精中受到的浮力为 
 N;将其轻放入未装满水、底面积为100cm2的大烧杯乙中,静止后溢出水的质量是45g,水对容器底部的压强增加了50Pa,则乙杯中水面升高 
 cm,小球的密度是 
 kg/m3.(ρ酒精=0.8×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3)
5.(2020?阜新)如图,茶壶的壶身和壶嘴构成了一个 
 ,当壶中水深12cm时,A点受到水的压强是 
 Pa;若壶中装满水,用手指将壶盖上的小孔堵住,则壶中的水 
 (选填“能”或“不能”)倒出来。(g=10N/kg)
6.(2020?百色)如图所示,将悬挂在弹簧测力计上的实心铝球浸没在装满水的溢水杯中,铝球静止时,弹簧测力计的示数为3.4N,已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,铝的密度ρ铝=2.7×103kg/m3,则铝球的体积为 
 m3,铝球浸没在水中时所受到的浮力为 
 N。
7.(2020?内江)一质量为54g边长为3cm的立方体橡皮泥块,浸没在水中时,受到的浮力为 
 N,立方体橡皮泥块的密度为 
 kg/m3(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3、g=10N/kg)。
8.(2020?西宁)工程载重汽车装有许多车轮,是通过 
 (选填“增大”或“减小”)受力面积来减小汽车对地面的压强,若水平地面能承受的最大压强为8×106Pa,轮胎与地面的总接触面积为0.4m2,则该汽车载物后的总重不能超过 
 N。
9.如图所示是我国最新服役的“094A”战略核潜艇,当它下潜至水下300米处时,排开水的质量为1.15×104t,它所受到的浮力为 
 N,受到海水的压强为 
 Pa.作为提供动力的核能属于 
 (填“可再生”或“不可再生”)能源。(g取10N/kg,ρ海水取1.0×103kg/m3)
10.(2020?大连)弹簧测力计通过细线吊着一个金属块,静止时弹簧测力计的示数如图甲所示,则金属块的重力是 
 N.如图乙所示,将金属块浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数是1.6N.则金属块在水中受到的浮力是 
 N。
11.(2020?遵义)将一不吸水、体积为10﹣3m3的长方体缓慢放入装有一定水的圆柱形容器内,如图所示长方体静止时有体积露出水面。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)长方体受到的浮力F浮与重力G的大小关系是:F浮 
 G,长方体所受浮力F浮= 
 N;
(2)放入长方体后,水面上升了4cm,容器底部受到水的压强增加了 
 Pa。
技巧二:示数差法
示数法是通过弹簧测力计示数,找出有关力之间的关系、大小,利用物理规律进行计算的题型。解这类题型时,首先要看清弹簧测力计的读数,知道测量的力属于什么性质,找出此读数与待求量之间的关系;还有一种类型是不用弹簧测力计,给出物体排开液体的质量、体积差等。
1.(2020?广元)将一个重为G的鸡蛋放进盛有浓盐水的杯中,鸡蛋漂浮,然后逐渐向杯中加入清水,当鸡蛋下沉至杯底静止时停止加水,如图中的图象能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是(  )
A.
B.
C.
D.
2.(2020?盐城)在透明薄塑料袋中装入大半袋水,用弹簧测力计钩住塑料袋缓慢放入水中,水袋受到的浮力不断 
 (增大/减小)。当塑料袋中的水面与容器中水面 
 时,水袋中水的重力和排开水的重力相等。用塑料袋进行实验的好处是 
 (说出一点即可)。
3.(2020?邵阳)质量相等的甲、乙两物体的密度分别为2g/cm3和3g/cm3,现分别用弹簧测力计钩住使之完全浸没在水中,弹簧测力计测得的示数之比是 
 。
4.(2020?临沂)如图是探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验步骤之一,弹簧测力计的示数为 
 N;若石块重2.6N,则它所受浮力为 
 N。
5.(2020?黔南州)如图,重为5N,体积为0.2×10﹣3m3的物体用细线系在弹簧测力计的挂钩上,将它浸没在水中,物体受到的浮力是 
 N,静止时弹簧测力计的示数是 
 N(g=10N/kg)。
6.(2020?常州)创新小组自制简易“浸没式液体密度计”,过程为:
①将一实心小球悬挂在弹簧测力计下方,示数如图甲所示;
②将小球浸没在水中,弹簧测力计示数如图乙所示;
③将小球浸没在某未知液体中,弹簧测力计示数如图丙所示;
已知ρ水=1×103kg/m3,取10N/kg,问:
(1)该小球的密度有多大?
(2)未知液体的密度有多大?
(3)该密度计的最大测量值是 
 kg/m3
(4)在测量范围内,某待测液体的密度ρ与弹簧测力计示数F的关系式为 
 ,则该“浸没式液体密度计”的刻度值分布 
 (均匀/不均匀)。
7.(2020?雅安)如图所示,水平桌面上放置底面积为100cm2、质量为500g的圆桶,桶内装有30cm深的某液体。弹簧测力计下悬挂底面积40cm2、高为10cm的圆柱体,从液面逐渐浸入直至完全浸没液体中,在圆柱体未进入液体中时,弹簧测力计示数为18N,圆柱体浸没液体中时,弹簧测力计示数为12N.(可以忽略圆桶的厚度,过程中液体没有从桶中溢出,g取10N/kg)。求:
(1)圆柱体完全浸没时受到液体的浮力;
(2)桶内液体密度;
(3)当圆柱体完全浸没时,圆桶对桌面的压强。
8.(2020?达州)如图所示,物体A重200N,圆柱形容器底面积为400cm2,内盛有足够深的水。用图中的滑轮组(定滑轮用轻质细杆固定在水平地面上)将浸没在水中的物体A匀速提出水面,当物体A浸没在水中匀速上升时,滑轮组的机械效率为80%.不计绳重、摩擦及水的阻力,物体A不吸水、不沾水,ρ水=1.0×103kg/m3,ρ物=5.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)物体浸没在水中时受到的浮力。
(2)物体完全提出水面后,水对容器底减小的压强。
(3)物体完全提出水面后,滑轮组的机械效率。(小数点后保留一位数字)
技巧三:压力差法
压力差法是指要使物体完全浸没液体中需要外加一定压力,浮力与物体受到的重力存在压力差。此类题目在有关浮力计算时出现几率较大,也是常考题型。解答此类问题时,只要能利用好平衡力的概念即可解答。
1.(2020?福建)如图,体积相同的两物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A有四分之一体积露出水面,细线被拉直。已知A重4N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为2:5.那么(  )
A.A、B所受的重力之比为5:2
B.A、B所受的浮力之比为1:2
C.细线对A的拉力大小为1
N
D.B对容器底部的压力为零
2.(2020?新疆)一个盛有足够多水的溢水杯放在水平桌面上,先往溢水杯中投入一个质量为m的小球A,从溢水杯中溢出的水的质量为20g,再往溢水杯中投入一个质量为2m的小球B,从溢水杯中再次溢出的水的质量为80g,此时A、B小球受到的总浮力为F浮,水对溢水杯底部产生的压力比两小球投入溢水杯前增加了△F,已知小球A、B的密度均小于水的密度,则(  )
A.F浮
=1.2N,△F=0.2N
B.F浮
=1.2N,△F=1.2N
C.F浮
=1.0N,△F=1.0N
D.F浮
=1.0N,△F=0N
3.(2020?衢州)2020年4月23日,“雪龙”号考察船圆满完成历时198天的南极考察任务,返回上海码头落锚。在铁链拉着铁锚缓慢放入水中时,经历了如图所示三种情况:图甲中铁锚部分浸入水中;图乙中铁锚完全浸没水中但未触底;图丙中铁锚沉底。三种情况下船身受到的浮力大小分别为F甲、F乙、F丙,它们的大小关系正确的是(  )
A.F甲=F乙=F丙
B.F甲>F乙=F丙
C.F甲>F乙>F丙
D.F甲<F乙<F丙
4.(2020?雅安)如图所示,当乒乓球从水里上浮到水面上,乒乓球在A位置时受到的浮力为FA,水对杯底的压强为pA,在B位置时受到的浮力为FB,水对杯底的压强为pB,则它们的大小关系是(  )
A.FA=FB
pA=pB
B.FA<FB
pA<pB
C.FA>FB
pA>pB
D.FA>FB
pA=pB
5.(2020?深圳)如图所示,放在水平桌面上的溢水杯盛满水,用弹簧测力计挂一个实心铁块,示数为F1;将铁块缓慢浸没水中(未接触溢水杯),溢出的水流入小烧杯,弹簧测力计的示数为F2.下列判断正确的是(  )
A.水对溢水杯底部的压强p甲<p乙
B.溢水杯对桌面的压力F甲<F乙
C.铁块受到的浮力F浮=F2﹣F1
D.小烧杯中水的重力G=F1﹣F2
6.(2020?雅安)预计2020年通车的雨城区“大兴二桥”在施工时,要向江中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h的变化如图乙所示(g取10N/kg)。下列判断正确的是(  )
A.构件的边长为4m
B.构件的密度为3×103kg/m3
C.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线
D.当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面受到江水的压强为4×104Pa
7.(2020?自贡)一枚重量为G的鸡蛋悬浮在盐水中,如图所示。往盐水中继续均匀缓慢加盐(盐水未到饱和),鸡蛋所受浮力F随时间t变化的图象可能是(  )
A.B.
C.D.
8.(2020?南充)某次军事演习中,执行深海作业的潜水艇悬浮在海水中(如图)。要使潜水艇下潜,应对水舱 
 (选填“注水”或“排水”),在下潜过程中,海水对潜水艇上下表面的压力差 
 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
9.(2020?重庆)小明有一个不吸水的工艺品,底座为质地均匀的柱形木块A,木块上粘有合金块B.他将工艺品竖直放置在水中(如图甲),静止时木块浸入水中的深度为h1;按图乙竖直放置,静止时木块浸入水中的深度为h2,工艺品所受浮力与甲图相比 
 (选填“变大”“变小”或“不变”)。因粘合处松开导致合金块沉底,若不计粘合材料的影响,合金的密度为水的n倍,当木块在水中竖直静止时浸入的深度h3= 
 (用h1、h2、n表示)。
10.(2020?本溪)如图是“远望6号”远洋测量船,排水量为25000吨,满载时受到的浮力为 
 N.“远望6号”可在南北纬60度以内的任何海域航行,完成对各类航天飞行器的海上跟踪、测控任务。满载的测量船在密度不同的海域漂浮时,受到的浮力 
 (填“相同”或“不同”)。船静止在测控点,水下3m处船体受到海水的压强为 
 Pa.(g取10N/kg。ρ海水=1.03×103kg/m3)
11.(2020?甘孜州)如图甲所示,小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,然后将其缓慢拉出水面,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙,g取10N/kg,则圆柱体的重力为 
 N,圆柱体受到的最大浮力是 
 N。
12.(2020?新疆)055型驱逐舰是我国新一代主力驱逐舰,也是我国打造蓝水海军的重要力量。
(1)我国055型驱逐舰南昌舰的排水量为1.2×104t,南昌舰满载时,受到的浮力为 
 N,排开水的体积为 
 m3(海水的密度取1×103kg/m3)。在有风的天气,南昌舰以相同的速度逆风行驶比顺风行驶时,舰体外侧面受到的大气压强更 
 (填“大”或“小”)。
(2)南昌舰进行反潜训练时,声呐系统是利用 
 (填“超声波”或“次声波”)探测敌方潜艇的。南昌舰将产生的尾气和冷空气混合后再排出,目的是为了减弱敌方的 
 (填“红外”或“紫外”)探测。南昌舰以柴油作为动力燃料,每消耗1t柴油产生的可利用的能量为1.72×1010J,柴油的热值为4.3×107J/kg,则南昌舰热机的效率为 
 。
技巧四:平衡法
物体在液体内处于平衡状态,无论上浮、悬浮还是下沉,都必须遵循力的平衡条件,利用平衡条件,建立等量关系即可。解答此类问题时,除了下沉外,上浮和悬浮都必须满足重力大于浮力;此类题型舰船类较多。
1.(2020?常德)将一个新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器中,鸡蛋静止在两个容器中的位置如图所示。则下列说法正确的是(  )
A.鸡蛋在水中受到的浮力大
B.鸡蛋在水和浓盐水中受到的浮力一样大
C.鸡蛋的密度大于水的密度
D.鸡蛋的密度小于浓盐水的密度
2.(2020?黔西南州)2019年12月17日,中国第一艘国产航空母舰在海南三亚某军港交付海军,这艘航母命名为“中国人民解放军海军山东舰”。山东舰满载排水量约5万吨,可以搭载36架歼﹣15舰载机。下列分析正确的是(  )
A.山东舰满载时受到的浮力为5×107N
B.舰载机全部飞出后,山东舰受到的浮力不变
C.舰载机在舰上起飞的过程是匀速直线运动
D.山东舰在海上沿直线匀速航行时,受到的阻力与水的推力是平衡力
3.(2020?西藏)有两根相同的缠有铜丝的木棒,将它们分别放入装有不同液体的两个烧杯中,会竖直立在液体中,静止时液面相平,如图所示。下列说法中正确的是(  )
A.液体的密度大小关系ρ甲>ρ乙
B.木棒在液体中受到的浮力大小关系F甲<F乙
C.容器底部受到液体的压强大小关系p甲=p乙
D.木棒排开液体的质量大小关系m甲=m乙
4.(2020?烟台)三个完全相同的烧杯,分别装有相同体积的甲、乙、丙三种不同液体,将烧杯放在同一个水槽中,静止时如图所示。则下列说法正确的是(  )
A.三个烧杯所受浮力相等
B.乙液体的密度最大
C.丙液体的密度比水大
D.三种液体的密度相等
5.(2020?河池)水平桌面上两个相同的烧杯中分别装有甲、乙两种不同液体,将两个不同材料制成的正方体A、B(VA<VB)分别放入两种液体中,静止后如图所示。下列说法正确的是(  )
A.甲液体的密度较大
B.甲液体对容器底的压力较小
C.甲液体中的物体所受的浮力较大
D.两种液体对容器底的压强相等
6.(2020?鄂州)水平桌面上两个底面积相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球A、B分别放入两个容器中,静止时两球位置如图所示,两容器内液面相平。下列分析正确的是(  )
A.两小球所受浮力FA<FB
B.两种液体的密度ρ甲<ρ乙
C.两种液体对容器底部的压强p甲=p乙
D.两种液体对容器底部的压力F甲>F乙
7.(2020?威海)用密度为0.4×103kg/m3的泡沫制作长2m、宽1.5m、厚20cm的长方体简易浮桥,浮桥在河水中的最大承重为 
 kg(ρ河=1×103kg/m3,g=10N/kg);此浮桥空载时分别平放到海水和河水中,下表面受到的压强分别为p海和p河,则p海 
 p河(选填“>”、“<”或“=”)。
8.(2020?永州)如图所示,一轻质杠杆左端A处用轻绳挂一实心小球,小球浸没在水中,右
端B处施加一个竖直向下的拉力F,此时杠杆水平平衡。已知OA=20cm,OB=30cm,F=2N,小球的体积为100cm3,则小球所受浮力的大小为 
 N,绳子对杠杆A端拉力的大小 
 N,小球的质量为 
 kg;若烧断A端的细绳,小球将 
 (选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。(忽略轻质杠杆和细绳的重力,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
9.(2020?呼和浩特)2020年6月20日,我国自主设计和建造的“海斗号”载人潜水器,成功下潜到太平洋“马里亚纳海沟”10000米深处。创造了载人潜水器海水深潜的世界纪录。潜水器由双层船壳构成,外层与海水接触,外壳选择了钛合金作主材,潜水器在上浮和下潜时,其体积是一定的。潜水器近似可以看做长方体,其规格:长9m、宽3m、高3.4m。该潜水器悬浮在海水中时总质量为25t。(海面大气压1.0×105Pa)。
(1)假设海水密度不随深度变化,质量不变的潜水器在上浮且未浮出水面过程中,受到水的浮力 
 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)“海斗”悬浮在海水中,求所受到的浮力;
(3)载人潜水器在10000米深处,其上表面受到的压力约为2.78×109N,求海水的密度。
解析与答案
技巧一:公式法
公式法是直接利用浮力与压强公式进行计算的题目类型。主要考查学生对概念的掌握和基本计算能力,只要具备牢记公式并熟练运用公式进行计算能力,此类考题一般不难解答。此类计算题主要以选择题和填空题形式出现。
1.【解答】
由题意知,甲、乙的体积相同,在水平地面上的压力等于重力,则甲对地面的压强变化量为:
△p甲=﹣=﹣=G甲(﹣);
乙对地面的压强变化量为:
△p乙=﹣=G乙(﹣);
由△p甲<△p乙,可知
G甲(﹣)<G乙(﹣);
故G甲<G乙;长方体甲乙体积相同,根据公式:
G=mg=ρVg,
可得出ρ甲<ρ乙﹣﹣﹣﹣①,
将它们顺时针旋转90°前,甲对地面的压强为:
p甲=,
乙对地面的压强为:
p乙=,
由G甲<G乙和S立<S平,
故p甲<p乙﹣﹣﹣﹣②,
由①②,ACD不符合题意,B符合题意。
故选:B。
2.【解答】(1)根据p=ρgh知,当物体的体积露出水面时,减小的深度为:
△h===0.01m,
减小的体积为:
△V=S△h=200×10﹣4m2×0.01m=2×10﹣4m3,
物体的体积为:
V=4×△V=4×2×10﹣4m3=8×10﹣4m3,
物体浸没在水中时受到的浮力为:
F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N,
根据称重法F浮=G﹣F知,物体的重力为:
G=F浮+F=8N+5.0N=13N,
根据G=mg知,物体的质量为:
m===1.3kg,故A正确;
物体的密度为:
ρ===1.625×103kg/m3,故B正确;
(2)物体的体积露出水面时的浮力为:
F浮′=ρ水gV排=ρ水g(1﹣)V=1.0×103kg/m3×10N/kg××8×10﹣4m3=6N,
根据称重法F浮=G﹣F知,此时物体的拉力为:
F′=G﹣F浮′=13N﹣6N=7N,故D错误;
所以弹簧测力计的拉力增大了△F=F′﹣F=7N﹣5N=2N,容器底部对桌面的压力减小了2N,故C正确。
故选:D。
3.【解答】
当“海斗号”在水下10000m深度时,潜水器受到的压强为:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.0×108Pa。
故答案为:1.0×108。
4.【解答】
(1)小球在酒精中受到的浮力:
F浮1=G排=m排g=m溢g=0.08kg×10N/kg=0.8N;
(2)由p=ρgh可得乙杯中水面升高的高度:
△h===5×10﹣3m=0.5cm;
(3)升高的那部分水的质量:
△m=ρ水△V=ρ水S△h=1g/cm3×100cm2×0.5cm=50g,
排开水的总质量:
m排总=45g+50g=95g=0.095kg,
其重力:
G排总=m排总g=0.095kg×10N/kg=0.95N,
受到的浮力F浮2=G排总=0.95N,
小球放入酒精与水中受到的浮力之比:
F浮1:F浮2=0.8N:0.95N=80:95=16:19;
若小球在酒精、水中都漂浮,受到的浮力都等于小球的重力,F浮1:F浮2=1:1≠16:19;假设不成立;
若小球在酒精、水中都浸没,受到的浮力F浮=ρ液V排g=ρ液Vg,则:
F浮1:F浮2=ρ酒精:ρ水=0.8×103kg/m3:1×103kg/m3=4:5≠16:19;故假设不成立;
可见小球在酒精、水中,一漂一沉,即在水中漂浮、在酒精中下沉;
小球是漂浮在水中,小球的重力G=F浮2=0.95N,
小球的质量:
m===0.095kg,
小球在酒精中下沉,小球的体积:
V=V排===1×10﹣4m3,
小球的密度:
ρ===0.95×103kg/m3。
故答案为:0.8;0.5;0.95×103。
5.【解答】(1)茶壶的壶嘴和壶身构成了一个连通器,当里面的水不流动时,壶嘴和壶身内的水面保持相平;
(2)A点受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa
(3)若壶中装满水,用手指将壶盖上的小孔堵住,由于外部的大气压大于壶内压强,壶中的水不能倒出。
故答案为:连通器;1200;不能。
6.【解答】实心铝球浸没在水中静止时,则铝球排开水的体积:V排=V球;
铝球受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gV球;
实心铝球的重力:G=mg=ρ铝gV球;
由于铝球受力平衡,则:
G=F浮+F拉,
ρ铝gV球=ρ水gV球+F拉,
即:2.7×103kg/m3×10N/kg×V球=1×103kg/m3×10N/kg×V球+3.4N,
铝球的体积:V球=V排=2×10﹣4m3;
所以,铝球受到的浮力:F浮=ρ水gV球=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N。
故答案为:2×10﹣4;2。
7.【解答】(1)橡皮泥的体积V=L3=(3cm)3=27cm3=2.7×10﹣5m3,
由于橡皮泥浸没在水中时,则V排=V=2.7×10﹣5m3,
根据阿基米德浮力公式可知,浸没在水中时受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×2.7×10﹣5m3=0.27N;
(2)立方体橡皮泥块的密度为
ρ===2g/cm3=2×103kg/m3。
故答案为:0.27;2×103。
8.【解答】(1)工程载重汽车装有许多车轮,是在压力一定时,通过增大受力面积减小车对地面的压强,保护路面;
(2)由p=可得,
轮胎能承受的最大压力:F大=p大S=8×106Pa×0.4m2=3.2×106N,
则该汽车载物后的最大总重力:G大=F大=3.2×106N。
故答案为:增大;3.2×106。
9.【解答】
(1)核潜艇的排水量m排=1.15×104t=1.15×107kg;
核潜艇下潜至水下300米处时受到的浮力为:
F浮=G排=m排g=1.15×107kg×10N/kg=1.15×108N;
(2)300米深度海水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×300m=3×106Pa;
(3)核潜艇所使用的核燃料料无法从自然界源源不断获得,所以核能属于不可再生能源。
故答案为:1.15×108;3×106;不可再生。
10.【解答】由图甲可知,测力计的分度值为0.2N,则示数为2.8N,即金属块的重力G=2.8N;
由图乙可知,将金属块浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数是1.6N,
则金属块受到的浮力:F浮=G﹣F示=2.8N﹣1.6N=1.2N。
故答案为:2.8;1.2。
11.【解答】(1)由于长方体静止在水面,处于漂浮状态,其所受浮力与重力二力平衡,故F浮=G;
其所受浮力大小:
V排=(1﹣)V=V=×10﹣3m3=7.5×10﹣4m3
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×7.5×10﹣4m3
=7.5N;
(2)容器底部受到水的压强增加了:
△p=ρ水g△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣2m=400
Pa。
故答案为:(1)=;7.5;(2)400。
技巧二:示数差法
示数法是通过弹簧测力计示数,找出有关力之间的关系、大小,利用物理规律进行计算的题型。解这类题型时,首先要看清弹簧测力计的读数,知道测量的力属于什么性质,找出此读数与待求量之间的关系;还有一种类型是不用弹簧测力计,给出物体排开液体的质量、体积差等。
1.【解答】当鸡蛋在浓盐水中漂浮时,此时鸡蛋所受浮力等于鸡蛋的重力;当给浓盐水中缓慢加入水时,混合液的密度开始减小,当此时混合液的密度仍大于鸡蛋的密度,虽然鸡蛋开始缓慢下沉,不过鸡蛋仍处于漂浮状态,只是浸入液体中的体积在增大,而露出的体积在减小,所以此时鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力;当混合液的密度逐渐减小到等于鸡蛋的密度时,此时鸡蛋在液体中处于悬浮状态,鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力;当浓盐水中的水越来越多而引起混合液的密度比鸡蛋密度小的时候,此时鸡蛋受到的浮力就会小于重力,鸡蛋出现下沉直至沉到杯子的底部,由此可知,鸡蛋受到的浮力是先不变,然后减小,所以选项C符合题意。
故选:C。
2.【解答】(1)用弹簧测力计钩住塑料袋缓慢放入水中,水袋排开水的体积变大,由F浮=ρ液gV排可知受到的浮力不断增大;
(2)水袋中水的重力和排开水的重力相等,说明水袋中水的重力等于它受到的浮力,即G水=F浮
ρ水gV水=ρ水gV排,
则有:V水=V排,
即当袋内水面与容器中的水面相平时,排开水的体积等于水袋内水的体积;
(3)由于塑料袋非常轻,用塑料袋进行实验,重力可以忽略不计。
故答案为:增大;相平;塑料袋的重力可以忽略不计。
3.【解答】
根据ρ=可得V=,甲、乙两物体质量相等,则甲乙的体积之比等于密度的反比,
即V甲:V乙=ρ乙:ρ甲=3g/cm3:2g/cm3=3:2;
因甲、乙两物体全部浸入水中时排开水的体积和自身的体积相等,即V排=V,
由称重法测浮力可得:F浮=G﹣F′,
所以,弹簧测力计的示数:
F′=G﹣F浮=mg﹣F浮=ρVg﹣ρ水gV=(ρ﹣ρ水)gV,
则甲、乙两弹簧测力计的示数之比:
==×=3:4。
故答案为:3:4。
4.【解答】由图可知,该测力计的分度值为0.1N,物体浸没在水中时测力计的示数为1.6N;
已知石块重2.6N,则由称重法可得它受到的浮力为:F浮=G﹣F=2.6N﹣1.6N=1N;
故答案为:1.6;1。
5.【解答】
物体浸没在水中,则物体排开水的体积V排=V,
根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.2×10﹣3m3=2N,
由称重法测浮力可知F浮=G﹣F,
则浸没在水中静止时弹簧测力计的示数:F=G﹣F浮=5N﹣2N=3N。
故答案为:2;3。
6.【解答】(1)由图甲可知:金属球的重力G=5N,则小球的质量m===0.5kg;
由图乙可知:弹簧测力计的示数为F1=4N,
根据称重法可知小球在水中受到的浮力F浮1=G﹣F1=5N﹣4N=1N;
由于小球处于浸没状态,则根据F浮=ρ液gV排可得:
小球的体积V=V排1===1×10﹣4m3,
小球的密度ρ===5×103kg/m3;
(2)由图丙可知:弹簧测力计的示数为F2=3N,
根据称重法可知小球在液体中受到的浮力F浮2=G﹣F2=5N﹣3N=2N;
由于小球处于浸没状态,则根据F浮=ρ液gV排可得:
液体的密度ρ液===2×103kg/m3;
(3)当测力计的示数为零时,所测的液体密度最大,则小球在密度最大的液体中受到的浮力F浮最大=G﹣0=5N﹣0N=5N;
则根据F浮=ρ液gV排可得:
液体的最大密度ρ液最大===5×103kg/m3;
(4)在测量范围内,根据F浮=G﹣F和F浮=ρ液gV排可得:
液体的密度表达式:ρ待测液体===;
因ρ待测液体与F成一次函数,所以该“浸没式液体密度计”的刻度值分布均匀。
答:(1)该小球的密度为5×103kg/m3;
(2)未知液体的密度为2×103kg/m3;
(3)5×103;
(4)ρ待测液体=;均匀。
7.【解答】
(1)由题可知,物体重G柱=18N,完全浸没液体中时,圆柱体受到的拉力F拉=12N,
圆柱体受到的浮力:F浮=G柱﹣F拉=18N﹣12N=6N;
(2)因为圆柱体浸没,则有
V排=V柱=S柱h=40cm2×10cm=400cm3=4×10﹣4m3,
由阿基米德原理可得,F浮=ρ液gV排,
6N=ρ液×10N/kg×4×10﹣4m3,
解得液体的密度为:ρ液=1.5×103kg/m3。
(3)液体的质量:m液=ρ液V液=1.5×103kg/m3×100×30×10﹣6m3=4.5kg,
液体的重力:G液=m液g=4.5kg×10N/kg=45N,
圆桶的重力:G桶=m桶g=0.5kg×10N/kg=5N,
则总重力:G总=G液+G桶+G柱=45N+5N+18N=68N,
圆桶放在水平桌面上,圆桶对桌面的压力:F=G总﹣F拉=68N﹣12N=56N,
此时圆桶对桌面的压强:p===5600Pa。
答:(1)圆柱体完全浸没时受到液体的浮力6N;
(2)桶内液体密度是1.5×103kg/m3;
(3)当圆柱体完全浸没时,圆桶对桌面的压强5600Pa。
8.【解答】
(1)物体A的质量:
mA===20kg,
由ρ=可得物体A的体积:
VA===0.004m3,
物体浸没在水中时排开水的体积:
V排=VA=0.004m3,
受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.004m3=40N;
(2)物体完全提出水面后,水的深度减小值:
△h===0.1m,
水对容器底减小的压强:
△p=ρ水g△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
(3)由图知,拉力端移动距离s=h,
不计绳重、摩擦及水的阻力,当物体A浸没在水中匀速上升时,滑轮组的机械效率:
η=====80%,
解得拉力:
F=600N,
对上面的滑轮进行受力分析,滑轮受到向上的拉力F、三股绳子的向下的拉力(每一股绳子的拉力等于GA﹣F浮)、重力,
则拉力:
F=3(GA﹣F浮)+G轮,
所以滑轮重力:
G轮=F﹣3(GA﹣F浮)=600N﹣3×(200N﹣40N)=120N,
物体完全提出水面后,滑轮受到向上的拉力F、三股绳子的向下的拉力(每一股绳子的拉力等于GA)、重力,
拉力F′=3GA+G轮=3×200N+120N=720N,
拉力端移动距离s=h,
滑轮组的机械效率:
η′=====×100%≈83.3%。
答:(1)物体浸没在水中时受到的浮力为40N;
(2)物体完全提出水面后,水对容器底减小的压强为1000Pa;
(3)物体完全提出水面后,滑轮组的机械效率为83.3%。
技巧三:压力差法
压力差法是指要使物体完全浸没液体中需要外加一定压力,浮力与物体受到的重力存在压力差。此类题目在有关浮力计算时出现几率较大,也是常考题型。解答此类问题时,只要能利用好平衡力的概念即可解答。
1.【解答】
A、由题知,A、B密度之比ρA:ρB=2:5,VA:VB=1:1,
由G=mg=ρVg可得A、B所受的重力之比:
GA:GB=ρAVAg:ρBVBg=ρA:ρB=2:5,故A错误;
B、已知A、B的体积相同,设均为V,A有四分之一体积露出水面,则A排开水的体积V排A=V,B排开水的体积V排B=V,
则A、B所受的浮力之比:
F浮A:F浮B=ρ水V排Ag:ρ水V排Bg=V:V=3:4,故B错误;
C、由题知,B受到的浮力F浮B=8N,
因F浮A:F浮B=3:4,
则A受到的浮力:F浮A=F浮B=×8N=6N,
A受到向上的浮力、向下的重力和拉力,
由力的平衡条件可得细线对A的拉力大小:
F拉=F浮A﹣GA=6N﹣4N=2N,故C错误;
D、因为GA:GB=2:5,且GA=4N,
所以GB=GA=×4N=10N,
B对容器底部的压力:
F压=GA+GB﹣F浮A﹣F浮B=4N+10N﹣6N﹣8N=0N,故D正确。
故选:D。
2.【解答】先往溢水杯中投入一个质量为m的小球A,从溢水杯中溢出的水的质量为20g;
再往溢水杯中投入一个质量为2m的小球B,从溢水杯中再次溢出的水的质量为80g;投入2m的小球之前溢水杯是满的,所以小球排开的水的重力等于浮力:
F浮B=G排B=m排Bg=0.08kg×10N/kg=0.8N;
小球A的质量为小球B的一半,则其放入水中时,排开的水的质量应该为:
m排A=80g×=40g=0.04kg;
则小球A受到的浮力为:
F浮A=G排A=m排Ag=0.04kg×10N/kg=0.4N;
此时A、B小球受到的总浮力为:
F浮=F浮A+F浮B=0.4N+0.8N=1.2N;
由于小球A排开的水的质量要大于溢水杯中溢出的水的质量,即开始时溢水杯没有加满,放入小球A后,液面会上升,则上升的水的质量为m'=40g﹣20g=20g=0.02kg;
其重力为:G'=m'g=0.02kg×10N/kg=0.2N;
由于溢水杯是规则的容器,则液体产生的压力等于液体的重力,所以增大的压力为:△F=G'=0.2N。
故选:A。
3.【解答】考察船和铁锚为一个整体,考察船和铁锚的总重力为G,
图甲中铁锚部分浸入水中;考察船和铁锚受力情况是:重力G、船身受到的浮力F甲、铁锚受到的浮力F浮1,
由于考察船是处于漂浮状态,根据物体受力平衡可知:F甲+F浮1=G;
所以,F甲=G﹣F浮1;
图乙中铁锚完全浸没水中但未触底;考察船和铁锚受力情况是:重力G、船身受到的浮力F乙、铁锚受到的浮力F浮2,
由于考察船此时处于漂浮状态,根据物体受力平衡可知:F乙+F浮2=G;
所以,F乙=G﹣F浮2;
图丙中由于铁锚沉底,则铁锚受到支持力的作用,所以,考察船和铁锚受力情况是:重力G、船身受到的浮力F乙、铁锚受到的浮力F浮3、支持力F支持,
根据受力平衡可知:F丙+F浮3+F支持=G;
所以,F丙=G﹣F浮3﹣F支持;
由于图甲铁锚部分浸入水中;图乙和图丙中铁锚完全浸没水中,则:铁锚排开水的体积V排1<V排2=V排3=V铁锚,
根据阿基米德原理可知:
F浮1<F浮2=F浮3,
所以,F甲>F乙>F丙。
故选:C。
4.【解答】
由图知,乒乓球在A位置时是浸没,此时V排A=V球;在B位置时是漂浮,此时V排B<V球,所以V排A>V排B,
由F浮=ρ液gV排可知乒乓球受到的浮力FA>FB;
由于从水里上浮直至漂浮在水面上,排开水的体积减小,水面下降,则hA>hB,
根据p=ρgh可知水对杯底的压强pA>pB。
故选:C。
5.【解答】
A、甲乙液面相平,且液体均为水,根据p=ρgh可知,水对溢水杯底部的压强相等,故A错误。
B、铁块浸没在水中后,水面高度不变,水对杯底的压强不变,根据F=pS可知,水对杯底的压力不变,溢水杯的重力不变;因溢水杯对桌面的压力等于水对溢水杯底的压力与溢水杯的重力之和,所以溢水杯对桌面的压力不变,即F甲=F乙,故B错误。
C、F1为铁块浸没水中前的拉力(等于铁块的重力),F2为铁块浸没水中后的拉力,根据称重法测浮力可知,铁块受到的浮力F浮=F1﹣F2,故C错误。
D、根据阿基米德原理可知,铁块所受浮力等于排开水的重力,所以小烧杯中水的重力(排开水的重力)G=F浮=F1﹣F2,故D正确。
故选:D。
6.【解答】A、从乙图中可以看出,当构件完全淹没时的高度为2m,则构件边长为2m,故A错误;
BC、由图可知,构件在浸入水的过程中排开水的体积逐渐变大,所以浮力也逐渐变大,则钢丝绳的拉力F2逐渐减小;当构件浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变,钢丝绳的拉力F2也不变,因此反映钢丝绳拉力F2随h变化的图线是①,构件所受浮力随h变化的图线是②,故C错误;
由图线知,构件完全淹没时,拉力F2=1.6×105N,
构件体积:V=l3=(2m)3=8m3
构件完全淹没时,V排=V=8m3,则有
F浮=G﹣F2,即:ρ水gV排=ρgV﹣F2
代入数值可得:
1×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m3﹣1.6×105N
则构件的密度为:ρ=3×103kg/m3,故B正确;
D、当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面距江面4m﹣2m=2m,
构件上表面受到江水的压强为:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa,故D错误。
故选:B。
7.【解答】因为鸡蛋悬浮在盐水中时,根据悬浮条件可知:浮力等于鸡蛋的重力;
往盐水中继续均匀缓慢加盐,盐水密度增大,浮出水面前鸡蛋排开水的体积不变,根据公式F浮=ρgV排可知鸡蛋所受浮力逐渐增大;
浮出水面后鸡蛋漂浮时所受浮力等于鸡蛋的重力,浮力不再变化;
鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图象应该是开始浮力变大,后来不变;
由此分析可知:选项A正确,BCD错。
故选:A。
8.【解答】(1)潜水艇是靠改变自身的重量来实现上浮和下潜的,所以要使潜水艇下潜,应对水舱注水来增大它自身的重量。
(2)在下潜过程中,潜水艇完全浸没在水里,排开水的体积不变,所以所受到的浮力不变。由浮力产生的原因知海水对潜水艇上下表面的压力差不变。
故答案为:注水;
不变。
9.【解答】设柱形木块A的底面积为S,
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,且工艺品的总重力不变,
所以,工艺品所受浮力与甲图相比不变,
由F浮=ρgV排可得,两种情况下工艺品排开水的体积相等,即Sh1=Sh2+VB,
则合金的体积:VB=S(h1﹣h2),
合金部分的重力:GB=mBg=ρBVBg=nρ水S(h1﹣h2)g,
因工艺品受到的浮力等于木块A和合金B的重力之和,
所以,ρ水gV排=GA+GB,
则木块A的重力:GA=ρ水gV排﹣GB=ρ水gSh1﹣nρ水S(h1﹣h2)g=(1﹣n)ρ水gSh1+nρ水gSh2,
因粘合处松开后合金块沉底,则木块处于漂浮状态,
所以,GA=ρ水gV排A=ρ水gSh3,
则h3===(1﹣n)h1+nh2。
故答案为:不变;(1﹣n)h1+nh2。
10.【解答】
(1)船满载时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=25000×103kg×10N/kg=2.5×108N;
(2)满载的测量船在密度不同的海域漂浮时,受到的浮力都等于测量船的重力,而测量船在密度不同的海域,质量不变、重力不变,所以受到的浮力相同;
(3)水下3m处船体受到海水的压强:
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×3m=3.09×104Pa。
故答案为:2.5×108;相同;3.09×104。
11.【解答】
(1)由图乙可知,当上升高度在20cm以上,圆柱体脱离水面,弹簧测力计示数F示1=2N,此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力G=F示1=2N;
(2)由图乙可知,圆柱体上升高度在0~10cm时,圆柱体浸没水中,此时弹簧测力计示数F示2=1.6N,此时圆柱体受到的浮力最大,其大小为F浮最大=G﹣F示2=2N﹣1.6N=0.4N。
故答案为:2;0.4。
12.【解答】(1)由阿基米德原理可得,055型驱逐舰满载时所受到的浮力:
F浮=G满载排=m满载排g=12000×103kg×10N/kg=1.2×108N;
根据阿基米德原理可知,驱逐舰排开的水的体积为:
V排===1.2×104m3;
在有风的天气,南昌舰以相同的速度逆风行驶比顺风行驶时,风的流速大,则舰体外侧面受到的大气压强更小;
(2)声呐系统是利用超声波来工作的;
南昌舰将产生的尾气和冷空气混合后再排出,是为了降低温度,减弱敌方的红外探测;
柴油完全燃烧放出的热量:Q=mq=1000kg×4.3×107J/kg=4.3×1010J,
柴油机的效率:η===40%。
故答案为:(1)1.2×108;1.2×104;小;
(2)超声波;红外;40%。
技巧四:平衡法
物体在液体内处于平衡状态,无论上浮、悬浮还是下沉,都必须遵循力的平衡条件,利用平衡条件,建立等量关系即可。解答此类问题时,除了下沉外,上浮和悬浮都必须满足重力大于浮力;此类题型舰船类较多。
1.【解答】
AB、由图可知鸡蛋在水中沉底,则浮力小于鸡蛋的重力;鸡蛋在浓盐水中悬浮,则浮力等于鸡蛋的重力,且同一只鸡蛋的重力不变,所以鸡蛋在浓盐水中受到的浮力大,故AB错误。
CD、鸡蛋在水中沉底,则鸡蛋的密度大于水的密度;鸡蛋在盐水中悬浮,则鸡蛋的密度等于浓盐水的密度,故C正确,D错误。
故选:C。
2.【解答】A、山东舰满载排水量约5万吨=5×107kg,满载时受到的浮力为F浮=G排=m排g=5×107kg×10N/kg=5×108N.故A错误;
B、山东舰是漂浮状态,受到的浮力等于其重力。当舰载机起飞后,山东舰总重力减小,所以受到的浮力减小。故B错误;
C、舰载机在舰上起飞的过程是加速运动状态。故C错误;
D、山东舰在海上沿直线匀速航行时,水平方向受到的阻力与水的推力是一对平衡力。故D正确。
故选:D。
3.【解答】ABD、由图可知,密度计在两液体中均处于漂浮状态,根据物体浮沉条件可知,F浮=G密,两个密度计完全相同,则重力相同,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等;即F甲=F乙,根据阿基米德原理F浮=G排知,排开液体的重力相等,根据G=mg知排开液体的质量也相等,故B错误,D正确;
由图知,甲中密度计排开液体的体积大于乙中排开液体的体积,根据F浮=ρgV排可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,即ρ甲<ρ乙,故A错误;
C、因ρ甲<ρ乙,液面高度相同,根据p=ρgh可知,两个容器底部所受液体的压强p甲<p乙,故C错误。
故选:D。
4.【解答】
A、由图可知:V甲排<V丙排<V乙排;由F浮=ρgV排可知:烧杯所受的浮力:F乙>F丙>F甲,故A错误;
BD、根据F浮=G可知:烧杯与液体的总重力:G乙>G丙>G甲,由于烧杯相同,所以三种液体的重力关系:G乙液>G丙液>G甲液,
由G=mg可知,液体的质量关系:m乙液>m丙液>m甲液,
由于三种液体的体积相同,由ρ=可得,ρ乙液>ρ丙液>ρ甲液,故B正确,D错误;
C、对丙进行受力分析可知:F浮=G杯+G丙液,
由F浮=ρgV排、G=mg和ρ=可得:ρ水gV排=ρ杯gV杯+ρ丙液gV丙液,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
因烧杯有一定厚度,且丙液体液面与水面相平,则右边烧杯排开水的总体积等于烧杯自身浸入的体积加上丙液体的体积,即V排=V杯浸+V丙液,
所以①式可写为ρ水gV杯浸+ρ水gV丙液=ρ杯gV杯+ρ丙液gV丙液,
因为ρ杯>ρ水,所以ρ水gV杯浸<ρ杯gV杯,则ρ水gV丙液>ρ丙液gV丙液,所以ρ水>ρ丙液,故C错误。
故选:B。
5.【解答】
AC、把A、B两物体作为一个整体,由图知,该整体在两液体中都处于漂浮状态,
由漂浮条件可知F浮=GA+GB,所以该整体在两液体中受到的浮力相等,故C错误;
由图知,V排甲=VB,V排乙=VA,且VA<VB,
所以V排甲>V排乙;
因整体在两液体中受到的浮力相等,且排开甲液体的体积较大,
所以,由F浮=ρ液gV排可知,两液体的密度关系:ρ甲<ρ乙,故A错误;
BD、已知两液体的深度h相同,且ρ甲<ρ乙,由p=ρgh可知,甲液体对杯底的压强小于乙液体对杯底的压强,且甲乙容器的底面积相同,根据p=知甲液体对杯底的压力小于乙液体对杯底的压力,故B正确,D错误。
故选:B。
6.【解答】
A.由图知,A球在甲液体中漂浮,B球在乙液体中悬浮,且两个完全相同的小球A、B的重力相同,由浮沉条件可知此时两球所受浮力都等于各自的重力,则两小球所受浮力FA=FB=G球,故A错误;
B.A球在甲液体中漂浮,则ρA<ρ甲;B球在乙液体中悬浮,则ρB=ρ乙,由于小球AB完全相同,即ρA=ρB,则有ρ甲>ρ乙,故B错误;
C.因甲液体的密度大于乙液体的密度,且深度相同,则根据公式
p=ρgh可知,两种液体对容器底部的压强p甲>p乙,故C错误;
D.由C选项可知液体对容器底部的压强p甲>p乙,两容器底面积相同,由公式
F=pS
可知,两种液体对容器底部的压力F甲>F乙,故D正确。
故选:D。
7.【解答】
(1)泡沫的体积V泡沫=2m×1.5m×0.2m=0.6m3,
由ρ=可得泡沫的质量:
m泡沫=ρ泡沫V泡沫=0.4×103kg/m3×0.6m3=240kg,
其重力:
G泡沫=m泡沫g=240kg×10N/kg=2400N,
即浮桥的重力为2400N,
浮桥受到的最大浮力:
F浮最大=ρ水V排g=1×103kg/m3×0.6m3×10N/kg=6000N,
浮桥在河水中的最大承重:
G载最大=F浮最大﹣G泡沫=6000N﹣2400N=3600N,
浮桥在河水中的最大承载质量:
m载最大===360kg;
(2)此浮桥空载时分别平放到海水和河水中,受到的浮力相等,都等于浮桥的重力;
因为F浮=F下表面﹣F上表面=F下表面,
所以下表面受到的压力相等,
由p=可知表面受到的压强相等,即p海=p河。
故答案为:360;=。
8.【解答】
(1)小球排开水的体积:
V排=V球=100cm3=1×10﹣4m3,
受到水的浮力:
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×1×10﹣4m3×10N/kg=1N;
(2)由杠杆的平衡条件可得:
FA×OA=F×OB,
则绳子对杠杆A端的拉力:
FA=×F=×2N=3N;
(3)由于力的作用是相互的,小球受到的拉力F拉=FA=3N,
小球受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向上的拉力而处于静止状态,
则A的重力:
G=F拉+F浮=3N+1N=4N,
其质量:
m===0.4kg;
(4)此时F浮<G,若烧断A端的细绳,小球将下沉。
故答案为:1;3;0.4;下沉。
9.【解答】
(1)潜水器在上浮且未浮出水面过程中,排开水的体积不变,水的密度不变,由F浮=ρ水V排g可知潜水器受到的浮力不变;
(2)该潜水器悬浮在海水中时受到的浮力:
F浮=G=mg=25×103kg×10N/kg=2.5×105N;
(3)潜水器上表面面积:
S=9m×3m=27m2,
上表面受到的压力F=2.78×109N,
上表面受到的压强:
p==≈1.0296×108Pa,
海水产生的压强:
p海水=p﹣p大气压=1.0296×108Pa﹣1×105Pa=1.0286×108Pa,
由p=ρgh得海水的密度:
ρ海水===1.0286×103kg/m3。
故答案为:
(1)不变;
(2)“海斗”悬浮在海水中,所受到的浮力为2.5×105N;
(3)海水的密度为1.0286×103kg/m3。
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精品试卷·第
2

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专题十一
浮力与压强计算题解题技巧
计算题是物理中考的主要内容,在中考试卷中占有很大比例。计算题以考查学生综合应用所学知识分析问题和解决问题的能力为主,它既能反映学生对基本知识的理解掌握水平,同时又能体现学生在综合应用所学知识分析和解决问题过程中的情感、态度与价值观。解答计算题应该首先明确它的特点,避免盲目和无从下手的尴尬,同时明确题目涉及的物理现象和物理知识,明确要解决的问题是什么,找准关系,有的放矢的按要求进行合理的计算。
计算题常以填空题、选择题和计算过程题型出现。尤其是计算过程题是考查学生分析问题、解决问题和计算能力的题型,要求较高,分值较高,并要求有计算过程和步骤,每一步骤都有相应分值。计算题在中考题中常被列为压轴题目。
计算题的特点是:
(1)结果合理性:这类题能反映学生对自然界或生产、生活中若干事物的观察和关心程度。它要求学生用生活实践,社会活动的基本经验对题目的计算结果进行判断,留取合理的,舍弃不合理的。
(2)知识综合性:这类题往往是把几个或几种物理过程及物理现象放在一起,利用各个过程或各种现象之间的相切点,解答要解决的问题。它反映学生学习知识的综合能力和分析解决问题的能力。
(3)应用性:这类题是把物理知识浸透到社会实际操作和应用到生活体验中,它能够反映学生对所学物理知识的理解和情感,同时也能反映学生对自己生活中的一些实际操作的认识水平。
浮力与压强的计算有填空题、选择题和综合计算题,综合计算题以压轴题出现较多,分值也高。浮力与压强是教材的重点,也是考题的重点和难点,内容抽象,题型复杂,与生活实际密切联系。因此很多学生在解答此类题目时出现问题,现就解答技巧做如下分析。
技巧一:公式法
公式法是直接利用浮力与压强公式进行计算的题目类型。主要考查学生对概念的掌握和基本计算能力,只要具备牢记公式并熟练运用公式进行计算能力,此类考题一般不难解答。此类计算题主要以选择题和填空题形式出现。
【例题展示】
例题1(2020?西藏)在“测量物体浸没在液体中所受的浮力”实验中,某同学在弹簧测力计下悬挂一个物块,静止时弹簧测力计的示数F1=2.2N,再将物体浸没在酒精中,静止时弹簧测力计的示数F2=1.4N,如图所示,则物体在酒精中受到的浮力是
N,物体的体积是
m3.(酒精的密度为0.8×103kg/m3,g取10N/kg)。
【答案】0.8;1×10-4。
【解析】(1)根据称重法,可知物体在酒精中受到的浮力是:F浮=F1-F2=2.2N-1.4N=0.8N;
(2)由F浮=ρ酒精gV排可得,物体的体积:V=V排=

故答案为:0.8;1×10-4。
技巧二:示数差法
示数法是通过弹簧测力计示数,找出有关力之间的关系、大小,利用物理规律进行计算的题型。解这类题型时,首先要看清弹簧测力计的读数,知道测量的力属于什么性质,找出此读数与待求量之间的关系;还有一种类型是不用弹簧测力计,给出物体排开液体的质量、体积差等。
【例题展示】
例题2(2020?黔东南州)浸没在水中的长方体金属块,上、下表面受到水的压力分别为2N、10N,该金属块受到的浮力为
N,金属块的体积为
m3.若上表面距离水面的深度为0.4m,现用3N的力把金属块提升0.1m,则此力对物体做的功为
J,此时金属块受到的浮力将
(选填“变大”、“不变”或“变小”)(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
【答案】8;8×10-4;0.3;不变。
【解析】(1)由浮力的产生原因可知,该金属块受到的浮力为:F浮=F下-F上=10N-2N=8N;
(2)金属块浸没在水中,由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得金属块的体积:
V金=V排=;
(3)用3N的力把金属块提升0.1m,则此力对物体做的功:W=Fs=3N×0.1m=0.3J;
(4)原来金属块的上表面距离水面的深度为0.4m,把金属块提升0.1m,金属块未露出水面,其排开水的体积不变,根据公式F浮=ρ水gV排可知,金属块受到的浮力大小不变。
故答案为:8;8×10-4;0.3;不变。
技巧三:压力差法
压力差法是指要使物体完全浸没液体中需要外加一定压力,浮力与物体受到的重力存在压力差。此类题目在有关浮力计算时出现几率较大,也是常考题型。解答此类问题时,只要能利用好平衡力的概念即可解答。2
【例题展示】
例题3(2020?滨州)如图所示,某小组在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中:
(1)实验中是通过比较海绵的
来比较压力作用效果的大小。这种实验方法叫做
法。
(2)通过比较图甲和图乙两次实验,探究压力的作用效果与
的关系;通过比较图
和图
两次实验,探究压力的作用效果与受力面积的关系,这种实验方法是
法。
(3)实验结束后,同学们做了进一步的交流讨论,分析静止在水平桌面上的固体,它对桌面的压力和它受到的重力大小相等,这是因为它对桌面的压力与桌面对它的支持力是一对
力;它受到的重力与桌面对它的支持力是一对
力。
【答案】(1)凹陷程度;
转换;
(2)压力大小;
乙;丙;
控制变量;(3)相互作用;平衡。
【解析】(1)实验中是通过比较海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的大小,这种科学探究方法是转换法。
(2)乙图中小桌子上加砝码的目的是为了增大压力大小,比较甲、乙可以得出结论:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显,探究压力的作用效果与压力大小的关系。
丙图中小桌子倒放的目的是为了增大受力面积大小,比较乙、丙探究压力的作用效果与受力面积的关系,这种实验方法是控制变量法。
(3)实验结束后,同学们做了进一步的交流讨论,分析静止在水平桌面上的固体,它对桌面的压力和它受到的重力大小相等,这是因为它对桌面的压力与桌面对它的支持力是一对相互作用力;它受到的重力与桌面对它的支持力是一对平衡力。
故答案为:(1)凹陷程度;
转换;
(2)压力大小;
乙;丙;
控制变量;(3)相互作用;平衡。
技巧四:平衡法
物体在液体内处于平衡状态,无论上浮、悬浮还是下沉,都必须遵循力的平衡条件,利用平衡条件,建立等量关系即可。解答此类问题时,除了下沉外,上浮和悬浮都必须满足重力大于浮力;此类题型舰船类较多。
【例题展示】
例题4(2020?邵阳)同学们准备了学生电源、滑动变阻器、电流表、开关、导线。还有完全相同的甲、乙两烧瓶,其中分别装有电阻R甲、R乙和相同的温度计,连接了如图所示的电路,进行实验探究。
(1)小明利用这套装置比较甲、乙两瓶中液体的比热容,为了使两种液体在一定时间内吸收的热量相等,他设计电路时必须满足的条件是R甲、R乙的阻值
(选填“相同”或“不同”)。实验中保持液体质量相同。闭合开关,通电一段时间后,小明发现甲瓶中温度计示数升高5℃,乙瓶中温度计示数升高10℃,则
(选填“甲”或“乙”)瓶中液体的比热容较小。
(2)小丽利用这套装置探究电流产生的热量跟电阻的大小是否有关,她设计电路时应使R甲、R乙阻值
(选填“相同”或“不同”);除控制电流大小和通电时间相同外,还应控制液体的种类和
相同。
【答案】(1)相同;乙;(2)不同;质量。
【解析】(1)由于电阻串联,通过的电流相等、通电时间相同,根据Q=I2Rt可知,要使电流通过电阻丝产生的热量相等,还必须要求阻值相同;
由Q吸=cm△t可知,甲乙的质量和吸收热量相同,甲温度升高较小,比热容较大,乙的比热容小;
(2)探究电流产生电流的热量跟电阻的大小是否有关,应使电阻的大小不同,电流和通电时间相同;通过温度计的示数变化来判断产生热量的多少,所以还要控制液体的种类和质量相同。
故答案为:(1)相同;乙;(2)不同;质量。
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